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workbench应力集中和应力奇异点

(2018-07-22 16:57:33)
标签:

杂谈

分类: workbench

http://s1/large/005M1ebHzy7mevB8yJP51

应力奇异现象:随着网格的不断加密,应力值不断地增加,同时呢,红色应力值所覆盖的区域始终不及两层。也就是说,网格划分精度始终不合格。

应力集中:指受力构件由于外界因素或者自身几何形状、外形尺寸发生突变,而引起的局部范围内应力显著增加的现象,多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。这是设计工程师在设计产品的过程中不可避免的问题。

应力奇异性:受力体由于几何关系,在求解应力函数时出现的应力无穷大。根据弹性理论,在尖角处的应力是无穷大。(但实际上不是,也即弹性理论/有限元无法求解尖角处的应力值)。由于离散化误差,有限元模型并不会产生无穷大的应力结果,而会形成本例中随着网格的细化,得出的应力值大幅度增加而增加的现象。应力奇异是数学算法问题,一般出现在刚性约束或者尖角处,可以理解为应力集中的最极端现象,故而其分析结果是无效的。

http://s1/large/005M1ebHzy7mevBfGBr31

http://s1/large/005M1ebHzy7mevBobuob8

工程人员经常习惯性地去对比应力云图的最大值,如果应力最大值是应力奇异点,对比还有意义吗?——毫无意义。 故而应该先判断应力最大值点是否为应力奇异点。

http://s1/large/005M1ebHzy7mevBztjP19

很多时候,虽然没有变成红色,但应力奇异和应力集中依然存在,只是由于网格划分的精度不够,才没有变成红色而已。

针对这两种情况。分别采取如下方式解决:
1.若是应力奇异点在结构的非危险区域,则忽略不考虑,因为如果这个地方失效了,那在这之前,危险区域早已经失效了,故而这种情况下忽略应力奇异,考虑危险区域。
2.如果应力奇异点在危险区域,数值算法不可能计算出来,但我们为什么要算准?从设计角度来看,危险区域应力过度集中已经引起了应力奇异的极端现象,这时候更改结构才是我们应该考虑的问题,如本例中把尖角改成圆角。

1-网格精度对位移结果的影响微乎其微,不存在类似应力集中或者应力奇异的现象,即使用很粗糙的网格划分也能得出很精确的位移结果。故而两个不同人或者软件进行对比时先对比位移结果。
2-在设置完全一致的情况下,应力结果对比受两个因素影响,网格密度和应力奇异。

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